In Gebieten in der Nähe von Raleigh, von denen eine stärkere zukünftige Entwicklung prognostiziert wird, könnte das Halten von Puffern aus Bäumen oder anderem Grün um Wasserwege dazu beitragen, rauschende Bäche bei Nässe zu verlangsamen und sie bei Trockenheit am Fließen zu halten. Forscher der North Carolina State University, die hinter einer kürzlich durchgeführten Studie stehen, warnten jedoch davor, dass diese sogenannten „Uferpuffer“ keine Wunderwaffe für das Wassermanagement sein würden, da die Entwicklung zunimmt und das Klima wärmer und feuchter wird.
„Puffer sind gut für Wassereinzugsgebiete – es gibt viel Literatur, die zeigt, dass sie sowohl für die Wassermenge als auch für die Qualität großartig sind“, sagte die Hauptautorin der Studie, Elly T. Gay, eine Doktorandin für Forstwirtschaft und Umweltressourcen an der NC State. „Aber in Zukunft sind isolierte Puffer möglicherweise nicht die einzige Option, um negative Folgen abzumildern, die eine zunehmende Entwicklung und ein variableres Klima auf die Wassermenge haben könnten; sie müssen mit anderen Bewirtschaftungsstrategien gekoppelt werden.“
Wälder können Wasser filtern, und sie können auch Wasser verlangsamen, um Überschwemmungen zu verhindern oder den Wasserstand während Dürren hoch zu halten, sagte Katherine Martin, Co-Autorin der Studie, Assistenzprofessorin für Forstwirtschaft und Umweltressourcen an der NC State. Alternativ können Stromflüsse in städtischen Gebieten mit stärker gepflasterten Oberflächen extremer sein. Uferpuffer sind ein Instrument zur Unterstützung des Wassermanagements in städtischen Gebieten.
„Urbane Hydrologie ist viel auffälliger“, sagte Martin. „Wenn es regnet, und Sie haben ein Gebiet mit vielen Gebäuden und Straßen, fließt der Niederschlag sofort in die Bäche. Es bleibt nicht viel Zeit, um in den Boden zu sickern. In Wäldern wird das Wasser durch den Boden gefiltert , und von Pflanzen verwendet. Es ist ein langsamerer Prozess, das Wasser zum Bach zu bringen, auch wenn es nicht regnet. Das ist wichtig für aquatische Arten, damit sie genug Wasser haben. Wenn der Pegelstand niedrig ist, konzentrieren sich die Schadstoffe.“
In der Studie prognostizierten die Forscher den durchschnittlichen Stromfluss zwischen 2017 und 2060 für die Upper Neuse River Watershed, die Wasserscheide, die in Durham beginnt, in den Falls Lake mündet, um Raleigh mit Wasser zu versorgen, und nach Goldsboro abfließt. Sie modellierten die Auswirkungen von drei verschiedenen Szenarien für Uferpuffer, um zu sehen, wie sie sich auf den Flussfluss auswirken würden: Sie testeten ein „Business-as-usual“-Szenario mit bestehenden Wäldern oder Grünflächen, zu denen auch eine staatlich vorgeschriebene 50-Fuß-Pufferzone gehört viele Bereiche, die ausgenommen waren. Sie betrachteten auch ein Szenario mit 50 Fuß bewaldeten Puffern über die gesamte Wasserscheide; und ein Szenario, in dem Waldpuffer auf 100 Fuß erweitert wurden.
Sie projizierten auch die Auswirkungen des Klimawandels auf Niederschlag und Temperatur und ob die Entwicklung mit geringer Intensität weiter zunehmen würde.
„Wir haben ein Szenario mit höheren Treibhausgasemissionen modelliert, aber die Niederschläge waren nicht besonders extrem“, sagte Martin. „Wir waren auch daran interessiert, zu testen, wie sich eine erweiterte Entwicklung auf den Flussfluss auswirken würde, aufgrund dieser Verbindung zwischen einer erhöhten undurchlässigen Oberfläche und den Auswirkungen, die sie auf die Wassermenge und -qualität hat.“
Sie fanden heraus, dass der tägliche Stromfluss über die Wasserscheide im Durchschnitt zunehmen würde. Sie prognostizierten, dass der durchschnittliche tägliche Stromfluss in einigen Gebieten ohne Puffer um bis zu 28 % zunehmen wird.
Bei feuchteren Bedingungen sahen sie, dass Puffer in einigen der am weitesten entwickelten Gebiete mit einer stärkeren Verringerung des Stromflusses verbunden waren.
Während Trockenperioden sahen sie, dass Puffer gemischte Ergebnisse hatten. In einigen Gebieten waren Puffer tatsächlich mit einer Verringerung des täglichen Stromflusses während Trockenperioden verbunden – also das Gegenteil von dem, was sie sich erhofft hatten. Puffer schienen jedoch dazu beizutragen, den Wasserstand in Gebieten an beiden Enden des Entwicklungsspektrums aufrechtzuerhalten: Puffer halfen, den Flussfluss in einem Gebiet der Wasserscheide mit der höchsten zukünftigen Entwicklung aufrechtzuerhalten, und sie trugen auch dazu bei, den Wasserstand in Gebieten aufrechtzuerhalten, in denen dies der Fall ist noch nicht entwickelt.
„Wir haben festgestellt, dass Puffer den Fluss während der Ereignisse mit dem niedrigsten Fluss erhöhen und den Fluss während der Ereignisse mit dem höchsten Fluss in lokalisierteren Bereichen verringern können“, sagte Gay. „Diese lokalisierten Gebiete befinden sich normalerweise an den Orten mit dem höchsten Entwicklungsstand – wir haben festgestellt, dass Puffer in diesen Gebieten den größten Effekt hatten.“
Die Forscher sagten jedoch, dass die Auswirkungen nicht so auffällig waren, wie sie erwartet hatten, und es gab kaum einen Unterschied, als sie die 50-Fuß- und 100-Fuß-Puffer verglichen.
„Dies deutet darauf hin, dass Puffer eine Rolle bei der Minderung von Extremen für den Stromfluss spielen, aber dies kann nicht die einzige Strategie sein“, sagte Martin. „Wir brauchen einen umfassenden Plan für die Zukunft, wenn wir eine hohe Wasserqualität erhalten wollen, die nicht nur Uferpuffer, sondern mehr und größere Grünflächen umfasst, die eine Fülle von Vorteilen haben, die über das reine Wasser hinausgehen.“
Die Studie „Riparian Buffers erhöhen den zukünftigen Grundabfluss und reduzieren Spitzenabflüsse in einem sich entwickelnden Wassereinzugsgebiet“ wurde online in veröffentlicht Wissenschaft der gesamten Umwelt.
Mehr Informationen:
Elly T. Gay et al, Uferpuffer erhöhen den zukünftigen Basisfluss und reduzieren Spitzenflüsse in einem sich entwickelnden Wassereinzugsgebiet, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2022). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.160834